Μελέτη της επίδρασης της θερμικής επεξεργασίας και της επεξεργασίας με υπερυψηλή πίεση στην αντιοξειδωτική δράση χυμού από ρόδι

Abstract

Σύμφωνα με πρόσφατες μελέτες ο χυμός του ροδιού περιέχει συστατικά τα οποία παρουσιάζουν ευεργετικές για την υγεία ιδιότητες ενώ μπορεί να λειτουργήσουν προληπτικά για ορισμένες συνήθεις ασθένειες. Τα δεδομένα αυτά έχουν καταστήσει το ρόδι ως ένα λειτουργικό τρόφιμο και η ζήτηση του τα τελευταία χρόνια έχει αυξηθεί σημαντικά. Με αφορμή αυτές τις εξελίξεις, στην παρούσα διπλωματική, μελετήθηκε η επίδραση της επεξεργασίας με Υπερυψηλή Πίεση (ΥΥΠ) στα ποιοτικά χαρακτηριστικά φρέσκου χυμού ροδιού. Η Υπερυψηλή Πίεση (ΥΥΠ), η οποία μελετήθηκε στην παρούσα διπλωματική εργασία, είναι μια μη θερμική μέθοδος επεξεργασίας τροφίμων η οποία έχει προταθεί για την παραγωγή προϊόντων υψηλής ποιότητας με ανώτερα οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Η τεχνολογία της ΥΥΠ χρησιμοποιεί πιέσεις από 300 έως 600 MPa. Η εφαρμογή πίεσης σε προϊόντα τροφίμων επιτρέπει την απενεργοποίηση παραγόντων αλλοίωσης των τροφίμων, όπως ανεπιθύμητα ένζυμα και μικροοργανισμοί, ενώ παράλληλα διατηρεί σχεδόν αναλλοίωτα θρεπτικά συστατικά, όπως οι βιταμίνες, και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά, όπως το χρώμα και το άρωμα. Ένα από τα βασικά πεδία της τεχνολογίας αυτής αποτελεί η επεξεργασία προϊόντων φρούτων και λαχανικών, καθώς ο συνδυασμός της με ήπια θέρμανση δίνει τη δυνατότητα απενεργοποίησης των ενδογενών ενζύμων τους, η δράση των οποίων υποβαθμίζει την ποιότητά τους. Αντικείμενο της παρούσας εργασίας ήταν η μελέτη της επίδρασης της ΥΥΠ στις αντιοξειδωτικές ιδιότητες, στο χρώμα και στη βιταμίνη C εκφρασμένη από τη συγκέντρωση L-ασκορβικού οξέως σε χυμό ροδιού επεξεργασμένο με ΥΥΠ . Ταυτόχρονα, πραγματοποιήθηκε θερμική επεξεργασία του χυμού έτσι ώστε να πραγματοποιηθεί η συγκριτική μελέτη της επίδρασης της θερμοκρασίας και της πίεσης στα ποιοτικά χαρακτηριστικά του χυμού. Συγκεκριμένα, δείγματα χυμού από ρόδι ποικιλίας Wonderful από την περιοχή της Ερμιονίδος, Αργολίδας επεξεργάστηκαν θερμικά στους 80 και τους 90 οC για διάφορους χρόνους παραμονής. Επίσης, δείγματα χυμού επεξεργάστηκαν σε μονάδα ΥΥΠ σε πιέσεις από 100 έως 800 MPa σε συνδυασμό με θερμοκρασίες από 25 έως 45 οC, για διάφορους χρόνους παραμονής. Στη συνέχεια έγιναν μετρήσεις της αντιοξειδωτικής δράσης του χυμού μετά από κάθε συνθήκη επεξεργασίας. Επίσης, αξιολογήθηκαν βασικές παράμετροι ποιότητας του χυμού ροδιού. Συγκεκριμένα, μετρήθηκε η συγκέντρωση L-ασκορβικού οξέος μετά από τις συνθήκες θερμικής επεξεργασίας και επεξεργασίας ΥΥΠ. Τέλος, μελετήθηκε η επίδραση της ΥΥΠ και της θερμικής επεξεργασίας σε ένα από τα περισσότερο αντιπροσωπευτικά χαρακτηριστικά του χυμού ροδιού, το χρώμα του. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα, η αντιοξειδωτική δράση του χυμού μειώθηκε σημαντικά όταν ο χυμός ροδιού επεξεργάστηκε θερμικά, έστω και για λίγα λεπτά. Η υποβάθμιση της αντιοξειδωτικής δράσης ήταν έντονη και στις δύο θερμοκρασίες επεξεργασίας, 80 και 90 °C. Τα ποσοστά μείωσης της αντιοξειδωτικής δράσης του χυμού ήταν παρόμοια για τις δύο θερμοκρασίες και για τον ίδιο χρόνο επεξεργασίας. Αυτό οδηγεί στο συμπέρασμα ότι η ο ρυθμός μείωσης της αντιοξειδωτικής δράσης δεν εξαρτάται έντονα από μεταβολή της θερμοκρασίας κατά 10 °C, που συμφωνεί με το ότι η κινητική υποβάθμισης των αντιοξειδωτικών συχνά περιγράφεται από χαμηλές τιμές της ενέργειας ενεργοποίησης, Εa. Τα δείγματα χυμού τα οποία υποβλήθηκαν σε συνθήκες ΥΥΠ σε συνδυασμό με ήπια θέρμανση μελετήθηκαν ως προς την εναπομένουσα αντιοξειδωτική δράση τους. Κατά την επεξεργασία του χυμού με ΥΥΠ, αύξηση του χρόνου δεν οδήγησε σε σημαντική μεταβολή της αντιοξειδωτικής δράσης του χυμού. Αύξηση της πίεσης οδήγησε σε μικρή μείωση της αντιοξειδωτικής δράσης ακόμα και για μεγάλες πιέσεις, έως και 800 MPa. Αντίθετα, η αύξηση της θερμοκρασίας κατά την εφαρμογή της ΥΥΠ οδήγησε σε σημαντική μείωση της αντιοξειδωτικής δράσης. Από τα συγκριτικά αποτελέσματα των δειγμάτων θερμικής επεξεργασίας και εκείνων της ΥΥΠ, προκύπτει το συμπέρασμα ότι η εφαρμογή ΥΥΠ ακόμα και σε ακραίες συνθήκες, όπως η εφαρμογή πίεσης 600 MPa σε συνδυασμό με θερμοκρασίες έως και 45 °C, οδήγησε σε μικρότερη υποβάθμιση της αντιοξειδωτικής δράσης του χυμού ροδιού από ότι η θερμική επεξεργασία του χυμού. Για όλα τα δείγματα χυμού μετρήθηκε το χρώμα πριν και μετά τη θερμική επεξεργασία και την ΥΥΠ και ποσοτικοποιήθηκε η συγκέντρωση L-ασκορβικού οξέος. Η θερμική επεξεργασία των δειγμάτων χυμού είχε έντονη επίδραση τόσο στο χρώμα όσο και στη συγκέντρωση του L-ασκορβικού οξέος. Διαπιστώθηκε ότι η παραμονή του χυμού στις θερμοκρασίες των 80 και 90 °C, έστω και για λίγα δευτερόλεπτα, επέφερε σημαντική υποβάθμιση του χρώματος. Στα δείγματα χυμού τα οποία επεξεργάστηκαν θερμικά διαπιστώθηκε σημαντική αμαύρωση. Ο δείκτης αμαύρωσης, ΒΙ, βρέθηκε να περιγράφει ικανοποιητικά την υποβάθμιση του χρώματος. Στα δείγματα χυμού, τα οποία επεξεργάστηκαν με ΥΥΠ δεν διαπιστώθηκε σημαντική υποβάθμιση του χρώματος. Μάλιστα, η επεξεργασία ΥΥΠ με πίεση 800 MPa σε συνδυασμό με θερμοκρασία από 25 έως 45 °C, είχε σαν αποτέλεσμα μια πολύ μικρή αύξηση του δείκτη αμαύρωσης. Τα συγκριτικά αποτελέσματα των δειγμάτων θερμικής επεξεργασίας και ΥΥΠ οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι η ΥΥΠ επιδρά ελάχιστα στο χρώμα του χυμού ροδιού. Αντίθετα, η θερμική επεξεργασία οδήγησε σε σημαντική υποβάθμιση του χρώματος, το οποίο θεωρείται ένα από τα πιο σημαντικά οργανοληπτικά χαρακτηριστικά του ροδιού και των προϊόντων με βάση το ρόδι. Η περιεκτικότητα σε L-ασκορβικό οξύ βρέθηκε να εξαρτάται έντονα από τη θερμοκρασία και το χρόνο επεξεργασίας, ενώ η εφαρμογή ΥΥΠ είχε πολύ μικρή επίδραση στην περιεκτικότητα L-ασκορβικού οξέος. Η επεξεργασία χυμού στα 600 MPa σε θερμοκρασία περιβάλλοντος για χρόνο επεξεργασίας 20 min οδήγησε σε μείωση της συγκέντρωσης L-ασκορβικού οξέος κατά 30%, ενώ η θερμική επεξεργασία σε θερμοκρασία 80 °C και για τον ίδιο χρόνο παραμονής οδήγησε σε 70% μείωση του περιεχόμενου L-ασκορβικού οξέος. Όπως προέκυψε από τα συνολικά αποτελέσματα της παρούσας διπλωματικής η εφαρμογή της ΥΥΠ σε χυμό ροδιού δεν επιδρά σημαντικά στους βασικούς δείκτες ποιότητας του συγκεκριμένου προϊόντος. Από την επεξεργασία των συνολικών αποτελεσμάτων διαπιστώθηκε ότι η ΥΥΠ σε πιέσεις από 100 έως 800 MPa, σε συνδυασμό με ήπια θέρμανση (25-45 °C) δεν επιδρά σημαντικά στη συνολική αντιοξειδωτική δράση, το χρώμα και την περιεκτικότητα L-ασκορβικού οξέως σε χυμό ροδιού, ακόμα και για εκτεταμένο χρόνο επεξεργασίας. Μάλιστα, αποδείχθηκε ότι η παράμετρος της θερμοκρασίας είναι η πιο σημαντική στην εφαρμογή της ΥΥΠ και θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη για το σχεδιασμό μιας διεργασίας με στόχο την παραγωγή χυμό ροδιού με ανώτερα ποιοτικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά. Λαμβάνοντας υπόψη τις δυνατότητες και τα πλεονεκτήματα που προσφέρει η τεχνολογία της ΥΥΠ σε σύγκριση με τη συμβατική θερμική παστερίωση, με την παραγωγή χυμού ροδιού με ανώτερα ποιοτικά, θρεπτικά και οργανοληπτικά χαρακτηριστικά, η εφαρμογή της προβάλλει ως μία εναλλακτική μέθοδος συντήρησης για προϊόντα υψηλής διατροφικής και εμπορικής αξίας, όπως ο χυμός ροδιού.

Recent studies suggest that pomegranate juice contains compounds which have beneficial health properties and may act proactively to some common diseases. These data have made the pomegranate as a functional food and demand in recent years has increased significantly. On the occasion of these developments in this mission, the effect of treatment with Ultra high pressure (HPP) the quality characteristics of fresh pomegranate juice. The Ultra high pressure (HPP), which was studied in this thesis is a non-thermal method of food processing which has been proposed for producing high quality products with superior organoleptic characteristics. The technology uses EPA pressures from 300 to 600 MPa. The pressure applied to food products allows disabling factors of food spoilage as undesirable enzymes and microorganisms, while maintaining almost unchanged nutrients such as vitamins, and organoleptic characteristics such as color and aroma. One of the key areas of technology that is processed products of fruits and vegetables, combined with mild heating allows deactivation of endogenous enzymes, the activity which degrades the quality. Purpose of this work was to study the effect of HPP on antioxidant properties, color and vitamin C expressed by the concentration of L-ascorbic acid in pomegranate juice treated with HPP. Simultaneously, a heat treatment of juice in order to carry out the comparative study of the effect of temperature and pressure on the quality of the juice. Specifically, samples of pomegranate juice from the Wonderful variety of area Ermionida, Argolida thermally processed at 80 and 90 ° C for various periods of stay. Also, samples of juice processed in a plant HPP to pressure from 100 to 800 MPa combined with temperatures from 25 to 45 ° C for various residence times. Then made measurements of antioxidant activity of juice after each treatment condition. Also evaluated key parameters of quality pomegranate juice. Specifically, we measured the concentration of L-ascorbic acid conditions after heat treatment and processing HPP. Finally, the effect of HPP and heat treatment in one of the most representative characteristics of pomegranate juice, the color. According to the results, the antioxidant activity of juice decreased significantly when pomegranate juice processed thermally, even for a few minutes. The degradation of the antioxidant activity was strong in both processing temperatures, 80 and 90 ° C. The percentages of the antioxidant activity of juice was similar for both temperatures and for the same processing time. This implies that the rate of decline of antioxidant activity does not depend strongly on temperature change at 10 ° C, which agrees with the kinetic degradation of antioxidants are often described by low energy prices trigger ea. The juice samples which were subjected to conditions of HPP in combination with mild heat was studied for the remainder of their antioxidant action. During the processing of juice with HPP, increasing the time did not result in a significant change in the antioxidant activity of juice. Increasing the pressure led to a slight decrease in antioxidant activity even for high pressures up to 800 MPa. In contrast, the warming in the implementation of HPP led to a significant reduction in antioxidant activity. From the comparative results of thermal processing samples and those of the HPP, it was concluded that the application of HPP, even in extreme conditions, such as applying pressure to 600 MPa combined with temperatures up to 45 ° C, resulted in less degradation of the antioxidant action of pomegranate juice from the thermal processing of juice. For all samples measured the color of the juice before and after heat treatment and the HPP and quantified the concentration of L-ascorbic acid. The heat treatment of juice samples had a strong influence both in color and the concentration of L-ascorbic acid. It was found that the juice remaining in temperatures of 80 and 90 ° C, even for a few seconds, caused a significant deterioration of color. The samples are processed juice showed a significant heat browning. The browning index, BI was found to satisfactorily describe the degradation of color. The samples of juice, which worked with HPP no significant degradation of color. Indeed, the HPP process with a pressure 800 MPa combined with temperatures from 25 to 45 ° C, resulted in a slight increase in the browning. The comparative results of the sample heat treatment and HPP led to the conclusion that the HPP little effect on the color of pomegranate juice. In contrast, heat treatment resulted in significant degradation of color, which is considered one of the most important organoleptic characteristics of pomegranate and products based on the pomegranate. The concentration of L-ascorbic acid was found to depend strongly on the temperature and processing time, and if HPP had little effect on the content of L-ascorbic acid. The processed juice at 600 MPa at room temperature for 20 min processing time resulted in a decrease in the concentration of L-ascorbic acid by 30%, while heat treatment at 80 ° C for the same residence time led to a 70% reduction in content L -ascorbic acid. As demonstrated by the overall results of this diplomatic application of HPP in pomegranate juice has no significant effect on the key indicators of quality of the product. From the analysis of overall results, the HPP found that at pressures from 100 to 800 MPa, combined with mild heat (25-45 ° C) no significant effect on total antioxidant activity, color and content of L-ascorbic acid in pomegranate juice even for extended processing time. Indeed, it proved that the parameter of temperature is the most important in the implementation of the HPP and should be taken into account in designing a process for the production of pomegranate juice with superior quality and organoleptic characteristics. Considering the possibilities and advantages of the technology HPP compared with conventional thermal pasteurization, the production of pomegranate juice with superior quality, nutritional and organoleptic characteristics, the implementation of projects as an alternative preservation method for high nutritional and commercial value, such as pomegranate juice.